计算机网络摘星题库800题笔记 第3章 数据链路层

第3章 数据链路层

§3.1 数据链路层概述

题组闯关

1.一个 100Mb/s 以太网若工作在全双工状态，那么其发送和接收的数据率分别是 ( )。
A. 50Mb/s，50Mb/s
B. 50Mb/s，100Mb/s
C. 100Mb/s，50Mb/s
D. 100Mb/s，100Mb/s

1.【参考答案】D
【解析】全双工指的是 TX 和 RX 两个动作可以同步执行，可以双向同时传输，所以发送和接收的数据率都是 100Mb/s。

2.目前 IEEE 802 委员会下属的 ( ) 工作组不在活跃状态。
A. 802.3
B. 802.15
C. 802.11
D. 802.5

2.【参考答案】D
【解析】802.5 是令牌环工作组，已不活跃。

3.下列不是链路层主要目的的是 ( )。
A. 为 IP 模块发送和接收 IP 数据报
B. 为 ARP 模块发送 ARP 请求和接收 ARP 应答
C. 为 RARP 模块发送 RARP 请求和接收 RARP 应答
D. 处理分组在网络中的活动，例如分组的选路

3.【参考答案】D
【解析】在 TCP/IP 协议族中，链路层主要有 3 个目的：
(1) 为 IP 模块发送和接收 IP 数据报。
(2) 为 ARP 模块发送 ARP 请求和接收 ARP 应答。
(3) 为 RARP 发送 RARP 请求和接收 RARP 应答。

真题实战

1.下面对因特网中数据链路层的特性描述中，错误的是 ( )。 【南京大学 2017 年】
A. 数据链路层有可能建立在网络层之上，例如提供隧道服务
B. 数据链路层提供可靠的通过物理介质传输数据的服务
C. 将数据分解成帧，按顺序传输帧，且使用固定滑动窗口机制
D. 以太网的数据链路层分为 LLC 和 MAC 子层，但一般不使用 LLC 子层

1.【参考答案】A
【解析】根据网络体系结构，数据链路层始终在网络层之下，为网络层提供 3 种基本服务，所以选项 A 错误。设计数据链路层的目的就是为了使有差错的物理线路变为无差错的数据链路，选项 B 正确。封装成帧、帧同步、透明传输是数据链路层的功能，选项 C 正确；IEEE 802 把以太网的数据链路层分为 LLC 和 MAC 子层，但由于因特网发展很快而 TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2，因此 IEEE 802 制定的 LLC 子层的作用已经不大了，很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。所以选项 D 正确。综上可知选项 A 为正确答案。

2.数据链路层有 ( ) 功能。 【清华大学 2006 年】
A. 纠正错误
B. 流量控制
C. 控制对共享信道的访问
D. 全部

2.【参考答案】D
【解析】数据链路层的基本功能包括链路管理、帧定界、差错控制、流量控制、透明传输、寻址、给网络层提供的 3 种服务等主要功能。选项 A 属于差错控制，选项 B 是流量控制，选项 C 属于介质访问控制的内容，也是数据链路层的功能。可知选项 D 为正确答案。

§3.2 数据链路层功能

题组闯关

1.假设物理信道的传输成功率是 95%，而平均一个网络层分组需要 10 个数据链路层帧来发送。若数据链路层采用无确认的无连接服务，则发送网络层分组的成功率是 ( )。
A. 40%
B. 60%
C. 80%
D. 95%

1.【参考答案】B
【解析】根据题意，平均一个网络层分组需要 10 个数据链路层帧来发送，而物理信道的传输成功率是 95%（即发送一个帧的成功率为 95%），采用无确认无连接服务，则成功发送 10 个数据链路层帧的成功率是 (0.95)^10≈0.598，即大约 60% 的成功率。所以选项 B 为正确答案。这个结论说明了在不可靠信道上无确认的传输效率很低，为了提高可靠性应该引入有确认的服务。

2.要发送的数据为 110101011，采用 CRC 的生成多项式为G(X)=X4+X3+1，则冗余码是 ( )。
A. 1001
B. 1101
C. 1110
D. 1100

2.【参考答案】C
【解析】待发送的数据为 M=110101011，共 9 位，生成多项式为 5 位，对应的代码（或二进制序列）为 P=11001，所以，冗余码为 4 位。计算时首先在 M 后加 4 个 0，然后再对 P 做模 2 除法，所得的余数 1110 即为冗余码。故选项 C 为正确答案。

3.如果要发送的数据为 1101 0110 1110，采用海明检验码，那么要增加的冗余信息位数是 ( )。
A. 4
B. 5
C. 6
D. 7

3.【参考答案】B
【解析】海明码的基本思想是在 k 个数据位的基础上加上 r 个冗余位构成 n=k+r 位的码字，且 r 与 k 满足关系式：2r≥k+r+1，题中要发送的数据一共 12 位，将 k=12 代入关系式可解得 r 最小值为 5。故选 B。

真题实战

1.数据链路层采用 CRC 进行校验，生成多项式G(x)=x3+1，待发送比特流为 10101010，则校验信息为 ( )。 【北京邮电大学 2017 年】
A. 101
B. 110
C. 100
D. 010

1.【参考答案】A
【解析】本题考查 CRC 校验中的方法计算。生成多项式 G(x)=x3+1 对应的二进制位串为 1001，则在题中待发送比特流后面附加上 3 个 0，即 10101010000。根据模 2 运算，用 1001 除 10101010000 即可得出余数为 101，即为校验信息。所以选项 A 为正确答案。

2.采用海明码纠正 1 个比特（1 位）差错，若信息位为 6 位，则冗余位至少应为 ( )。 【中国科技大学 2012 年】
A. 1 位
B. 2 位
C. 6 位
D. 7 位

2.【参考答案】C
【解析】海明码是一种可以纠正一位差错的编码。它是利用在信息位为 k 位，增加 r 位冗余位，构成一个 n=k+r 位的码字，然后用 r 个监督关系式产生的 r 个校正因子来区分无错和在码字中的 n 个不同位置的一位错。它必须满足以下关系式：2r≥k+r+1。
所以当 k=6 时，r=4，即冗余位至少为 4 位。

§3.3 流量控制

考点 1 基本术语

题组闯关

1.计算机网络中常用的流量控制方法，是由 ( ) 控制发送数据的速度。
A. 接收方
B. 发送方
C. 网络
D. 用户

1.【参考答案】A
【解析】流量控制是一种反馈机制，接收方随时向发送方报告自己的接收情况，限制发送方的发送速率，保证接收方能够正常有序地接收数据。

2.若数据链路的发送窗口尺寸为 4，在发送了 3 号帧并收到 2 号帧的的确认后，发送方还可连续发 ( ) 帧。
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6

2.【参考答案】A
【解析】若数据链路的发送窗口尺寸 WT=4，在发送 3 号帧并收到 2 号帧的确认帧时，发送窗口中仅存在 1 个 3 号帧，其余位置为空。那么发送方还可以连续发送 3 帧，帧序号依次是 4、5、6。

真题实战

1.对于滑动窗口协议，如果分组序号采用 3 比特编号，发送窗口大小为 5，则接收窗口最大是 ( )。 【全国统考 2019 年】
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

1.【参考答案】B
【解析】滑动窗口协议中发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样，甚至大小也可以不同。不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。若采用 n 比特对帧进行编号时，发送窗口和接收窗口之和不大于 2n，题中 n=3，发送窗口大小为 5，所以接收窗口最大值为 23−5=3。所以选项 B 为正确答案。

2.主机甲通过 128kbps 卫星链路，采用滑动窗口协议向主机乙发送数据，链路单向传播时延为 250ms，帧长为 1000 字节。不考虑确认帧的开销，为使链路利用率不小于 80%，帧序号的比特数至少是 ( )。 【全国统考 2015 年】
A. 3
B. 4
C. 7
D. 8

2.【参考答案】B
【解析】根据题意，首先考虑发送周期，开始发送帧到收到第一个确认帧为止，用时为 T= 第一个帧的传输时延 + 第一个帧的传播时延 + 确认帧的传输时延 + 确认帧的传播时延，这里忽略确认帧的传输时延。因

此 T=1000B/128kb/s+RTT=0.0625s+250ms+250ms=0.5625s。
接着计算在 T 内需要发送多少数据才能满足利用率不少于 80%。设数据大小为 L 字节，则 (L/128kb/s)/T≥0.8，得 L≥72000B，即在一个发送周期内至少发 72000B/1000B=7.2 个帧才能满足要求，设需要编号的比特数为 n，则 2^n−1≥7.2，因此 n 至少为 4。选项 B 为正确答案。

3.流量控制是计算机网络中实现发送方和接收方速度一致的一项基本机制，实现这种机制所采取的措施是 ( )。 【杭州电子科技大学 2017 年】
A. 加快接收方接收速度
B. 减缓发送方发送速度
C. 接收方向发送方反馈信息
D. 增加双方的缓冲区

3.【参考答案】B
【解析】流量控制是计算机网络中实现收发双方速度一致的一项基本机制，这种机制的技术实质是通过减小发送方的发送速度实现数据通信收发速率的平衡。选项 B 为正确答案。

考点 2 停止 - 等待

题组闯关

一条线路带宽为 2Mbps，往返时延为 50ms，假设数据帧的大小为 1000B。若采用停止等待协议，实际的数据率是 ( )。
A. 15kbps
B. 150kbps
C. 1480kbps
D. 148kbps

【参考答案】D
【解析】为了求出实际的数据率，可以先求出每成功发送一帧并得到确认的时间 t，然后用帧大小 n 除以 t 即可得实际的数据传输率，题目中 n=1000×8bit=8000bit，t 包含往返时间和发送时间，即 t=50ms+n/2Mbps=50ms+8000b/(2×10^6bps)=54ms，则数据传输

率 =n/t≈148kbps。故选 D。

真题实战

1.主机甲采用停 - 等协议向主机乙发送数据，数据传输速率是 3kbps，单向传播时延是 200ms，忽略确认帧的传输时延。当信道利用率等于 40% 时，数据帧的长度为 ( )。 【全国统考 2018 年】
A. 240 比特
B. 400 比特
C. 480 比特
D. 800 比特

1.【参考答案】D
【解析】根据题意，信道利用率 = 传输帧的有效时间 / 传输帧的周期。假设帧的长度为 x 比特。对于有效时间，应该用帧的大小除以数据传输率，即 x/(3kb/s)。对于帧的传输周期，应包含 4 部分：帧在发送端的发送时延、帧从发送端到接收端的单程传播时延、确认帧在接收端的发送时延、确认帧从接收端到发送端的单程传播时延。这 4 个时延中，由于题目中说 “忽略确认帧的传输时延”，因此不计算确认帧的发送时延（注意区分传输时延和传播时延的区别，传输时延也称发送时延，和传播时延只有一字之差）。所以帧的传输周期由 3 部分组成：首先是帧在发送端的发送时延 x/(3kb/s)，其次是帧从发送端到接收端的单程传播时延 200ms，最后是确认帧从接收端到发送端的单程传播时延 200ms，三者相加可得周期为 x/(3kb/s)+400ms，代入信道利用率的公式 (x/(3kb/s))/[x/(3kb/s)+400ms] 即为信道利用率，根据题意可得（注意单位换算 400ms=0.4s），x/3000/(x/3000+0.4)=40%，解之可得 x=800bit。所以选项 D 为正确答案。

2.假设主机采用停 - 等协议向主机乙发送数据帧，数据帧长与确认帧长均为 1000B，数据传输速率是 10kbps，单项传播时延是 200ms，则甲的最大信道利用率是 ( )。 【全国统考 2020 年】
A. 80%
B. 66.7%
C. 44.4%
D. 40%

2.【参考答案】D
【解析】发送数据帧和确认帧的时间分别为 800ms，800ms。发送周期为 T=800+200+800+200=2000(ms)。采用停止 - 等待协议，信道利用率为 800/2000=40%。

3.节点 1 与节点 2 通过卫星链路通信时，假设传播延迟为 250ms，数据速率是 64Kb/s，帧长 8000bit，若采用停等流控协议通信，则最大链路利用率为 ( )。 【武汉大学 2013 年】
A. 0.125
B. 0.2
C. 0.333
D. 0.375

3.【参考答案】B
【解析】根据停等流控协议最大链路利用率计算公式 E=1/(2a+1)，其中帧计算长度 a=（传输延迟 × 数据速率）/ 帧长 =250ms×64000b/s/8000b=0.25s×64000b/s/8000b=2。因此 E=1/(2×2+1)=0.2。

4.假设主机甲采用停 - 等协议向主机乙发送数据，数据帧长与确认帧长均为 1000B，数据传输速率是 10kbps，单项传播延时是 200ms，则甲的最大信道利用率是 ( )。 【全国统考 2020 年】
A. 80%
B. 66.7%
C. 44.4%
D. 40%

【参考答案】D
【解析】本题考查最大信道利用率的计算。发送数据帧和确认帧的时间分别是 800ms 和 800ms，发送周期为 T=800+200+800+200=2000ms，采用停 - 等协议，信道利用率为 800/2000=40%。故本题选 D。

考点 3 GBN

题组闯关

若数据链路层采用回退 N 帧协议，发送帧的序列号用 6bit 表示，发送窗口的最大值为 ( )。
A. 6
B. 32
C. 63
D. 64

【参考答案】C
【解析】对于 6 位的发送序列号，采用回退 N 帧的协议时，发送窗口的最大值应该是 26−1=63。故选 C。

真题实战

1.主机甲与主机乙之间使用后退 N 帧协议（GBN）传输数据，甲的发送窗口尺寸为 1000，数据帧长为 1000 字节，信道带宽为 100Mb/s，乙每收到一个数据帧立即利用一个短帧（忽略其传输延迟）进行确认，若甲、乙之间的单向传播时延是 50ms，则甲可以达到的最大平均数据传输率约为 ( )。 【全国统考 2014 年】
A. 10Mb/s
B. 20Mb/s
C. 80Mb/s
D. 100Mb/s

1.【参考答案】C
【解析】根据题意，要求求出主机甲可以达到的最大平均数据传输率。需考虑制约主机甲的数据传输速率的因素。题目中主要有两个影响因素：首先，信道带宽（题目中为 100Mbps）能直接制约数据的传输速率，传输速率一定是小于或者等于信道带宽；其次，主机甲乙之间采用后退 N 帧协议，因为甲乙主机之间采用后退 N 帧协议传输数据，要考虑发送一个数据到接收到它的确认之前，最多能发送多少数据，甲的发送窗口的尺寸为 1000，即收到第一个数据的确认之前，最多能发送 1000 个数据帧，也就是发送 1000×1000B=1MB 的内容，而从发送第一个帧到接收到它的确认的时间是一个帧的发送时延加上往返时延，也就是 1000B/100Mb/s+50ms+50ms=0.0008s，此时的最大数据传输率为 1MB/0.0008s≈10MB/s=80Mb/s。题目中信道带宽为 100Mbps，所以主机甲可达的最大平均数据传输率为 min{80Mbps,100Mbps}=80Mbps，所以选项 C 为正确答案。

2.两台主机之间的数据链路层采用后退 N 帧协议（GBN）传输数据，数据传输率为 16kbps，单向传播时延为 270ms，数据帧长度范围是 128 - 512 字节，接收方总是以与数据帧等长的帧进行确认。为使信道利用率达到最高，帧序列的比特数至少为 ( )。 【全国统考 2012 年】
A. 5
B. 4
C. 3
D. 2

2.【参考答案】B
【解析】本题主要考查 GBN 协议。根据题意，要使信道利用率最高，就需要信道尽可能多发帧，也就是说需要使发送数据的主机尽量保持不停地在发送数据以使信道不空闲。这时需要考虑最坏的情况，即帧长最小的时候，对于同一个文件，需要的帧数最多，这样就可以使信道利用率最高。换句话说，要尽可能多发帧，应以短的数据帧计算。接下来计算从主机发送数据帧到收到确认帧所经历的总时间。依据题意，两台主机之间传输数据，总时间等于数据发送时间 + 传播时间 + 发送确认帧的时间 + 传播确认帧的时间，这里数据帧长度取最小值 128B。首先计算出发送一帧的时间：128×8/(16×10^3)=64ms，发送确认帧的时间和这个相同，也是 64ms；传播时间题中已经给出为 270ms，包括确认帧的时间，总的传播时间是 2×270ms；所以发送一帧到收到确认为止的总时间为：64+270×2+64=668ms；在 668ms 内，至少可以发送 10 个长度为 128B 的帧（10×668/64<11），所以帧序号的比特数 n 必须满足 2n≥11，解之可得 n≥4。所以选项 B 为正确答案。

3.数据链路层采用了后退 N 帧（GBN）协议，发送方已经发送了编号为 0 - 7 的帧。当计时器超时时，若发送方只收到 0、2、3 号帧的确认，则发送方需要重发的帧数是 ( )。 【全国统考 2009 年】
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5

3.【参考答案】C
【解析】本题考查后退 N 帧协议的工作原理。在后退 N 帧协议中，发送方可以连续发送若干个数据帧，如果收到接收方的确认帧则可以继续发送。若某个帧出错，接收方只是简单地丢弃该帧及其后所有的后续帧，发送方超时后需重传该数据帧及其后续的所有数据帧。需要注意的是，在连续 ARQ 协议中，接收方一般采用累积确认的方式，即接收方对按序到达的最后一个分组发送确认，因此题目中收到 3 的确认帧就代表编号为 0、1、2、3 的帧已接收，而此时发送方未收到 1 号帧的确认只能代表确认帧在返回的过程中丢失了，而不代表 1 号帧未到达接收方。因此发送方需要重发的帧是编号为 4、5、6、7 的帧（共 4 个）。所以选项 C 为正确答案。

考点 4 SR

题组闯关

1.若有 5 台计算机连到了一台 10Mbps 的集线器上，则每台计算机分得的平均带宽为 ( )。
A. 2Mbps
B. 5Mbps
C. 10Mbps
D. 50Mbps

1.【参考答案】A
【解析】集线器以广播的方式将信号从除输入端口外的所有端口输出，因此任意时刻只能有一个端口的有效数据输入，则平均带宽的上限为 10Mbit/s/5=2Mbit/s。

2.若卫星信道的数据传输率为 1Mbps，帧长为 1000bit，利用卫星信道的两个站点从一方到另一方的传播时延为 250ms。忽略确认帧长和处理时间，在回退 N 帧 ARQ 协议中，若发送窗口大于2K（K 为编号位数），则会 ( )。
A. 发送窗口速度太快
B. 接收窗口接收不下
C. 接收方不能正确识别是新的下一帧还是重发的帧
D. 发送窗口不能进行编号

2.【参考答案】C
【解析】在连续 ARQ 协议中，发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发多个数据帧。若发送窗口大于 2k（k 为编号位数），则接收方不能正确识别是新的下一帧还是重发的帧。答案为 C。

真题实战

数据链路层采用选择重传协议（SR）传输数据，发送方已发送了 0 - 3 号数据帧，现已收到 1 号帧的确认，而 0、2 号帧依次超时，则此时需要重传的帧数是 ( )。 【全国统考 2011 年】
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4

【参考答案】B
【解析】考查选择重传协议的工作原理。选择重传协议中，接收方逐个地确认正确接收的分组，不管接收到的分组是否有序，只要正确接收就发送选择 ACK 分组进行确认。因此选择重传协议中的 ACK 分组不再具有累积确认的作用。这点要特别注意与 GBN 协议的区别。题目中只收到 1 号帧的确认，0、2 号帧超时（且不支持累积确认），由于对于 1 号帧的确认不具累积确认的作用，因此发送方认为接收方没有收到 0、2 号帧，于是重传这两帧。注意，对于选择重传协议，题目中没有说 3 号帧是否正确接收，只是指出 0、2 号帧超时，所以无须考虑 3 号帧的状态。所以选项 B 为正确答案。

考点 5 ARQ

题组闯关

若采用后退 N 帧 ARQ 协议进行流量控制，帧编号字段为 7 位，则发送窗口的最大长度为 ( )。
A. 7
B. 8
C. 127
D. 128

真题实战

在连续 ARQ 协议中，( ) 表示在还没有收到对方确认信息的情况下，发送端最多可以发送多少个数据帧。 【北京工业大学 2018 年】
A. 发送序号
B. 发送窗口
C. 接收序号
D. 接收窗口

【参考答案】B
【解析】发送端最多能发送几个数据帧是由发送窗口和接受窗口中的最小值决定的，在本题题目中有一个限定条件，即还没有收到对方的确认信息，因此最多能发送几个数据帧是由发送窗口大小决定的。

§3.4 介质访问控制方法

考点 1 介质访问

题组闯关

多路复用器的主要功能是 ( )。
A. 执行数 / 模转换
B. 减少主机的通信处理负荷
C. 结合来自两条或更多条线路的传输
D. 执行串行 / 并行转换

【参考答案】C
【解析】使用多路复用器就是为了在同一物理线路上发送多路信号来达到降低成本的目的，所以多路复用器的作用是结合来自两条或者更多线路的传输以实现多路复用。

真题实战

1.下列介质访问控制方法中，可能发生冲突的是 ( )。 【全国统考 2013 年】
A. CDMA
B. CSMA
C. TDMA
D. FDMA

1.【参考答案】B
【解析】选项 A、C 和 D 都是信道划分协议，信道划分协议是静态划分信道的方法，肯定不会发生冲突。CSMA 的全称是载波侦听多路访问协议，其原理是站点在发送数据前先侦听信道，发现信道空闲后再发送，但在发送过程中有可能会发生冲突。所以选项 B 为正确答案。

2.有 10 台计算机建成 10Mbps 以太网，如分别采用共享以太网和交换以太网技术，则每个站点所获得的数据传输速率分别为 ( )。 【重庆邮电大学 2017 年】
A. 10Mbps 和 10Mbps
B. 10Mbps 和 1Mbps
C. 1Mbps 和 10Mbps
D. 1Mbps 和 1Mbps

2.【参考答案】C
【解析】有 10 台计算机建成 10Mbps 以太网，如分别采用共享以太网和交换以太网技术，则每个站点所获得的数据传输速率分别为 1Mbps 和 10Mbps，注意共享以太网和交换以太网的区别。
共享式以太网的典型代表是使用 10Base2/10Base5 的总线型网络和以集线器为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中，因此实际上以集线器为核心的以太网与总线型以太网并无本质区别。共享式以太网中所有节点都处于同一冲突域中，不管一个帧从哪里来到哪里去，所有的节点都能接收到这个数据帧。随着节点的增加，大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而集线器在某一时刻只能传输一个数据帧，这就意味着集线器的所有接口都要共享同一带宽。共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时，多个用户都可能同时争用一个信道，而一个信道在某一时刻只能被一个用户占用，因此会出现大量用户经常处于监测等待状态，使得信号在传送时发生抖动、停滞或失真，进而严重影响网络的性能。
交换式以太网是以交换式集线器或者交换机为中心构建的星形拓扑结构网络。在交换式以太网中，交换机根据接收到的数据帧中的 MAC 地址决定数据帧应发往交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因此节点就不必担心自己发送的数据帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧发生冲突。在交换式以太网中，交换机为每个用户提供专用的信息通道，除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口上，否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。交换机只是在工作方式上与集线器不同，其他的连接方式、速度选择等则与集线器基本相同。

考点 2 静态划分方式

题组闯关

1.表面上看，FDM 比 TDM 能更好地利用信道的传输能力，但现在计算机网络更多地使用 TDM 而不是 FDM，其原因是 ( )。
A. FDM 实际能力更差
B. TDM 可用于数字传输，而 FDM 不行
C. FDM 技术不成熟
D. TDM 能更充分地利用带宽

1.【参考答案】B
【解析】计算机网络使用 TDM 而不是 FDM，其主要原因是，TDM 可用于数字传输，而 FDM 不行。

2.传统的模拟电视系统采用的复用方式是 ( )。
A. 同步 TDM
B. 统计 TDM
C. FDM
D. WDM

2.【参考答案】C
【解析】传统的模拟电视系统采用频分复用（FDM）的复用方式。

真题实战

站点 A、B、C 通过 CDMA 共享链路，A、B、C 的码片序列（chipping sequence）分别是 (1,1,1,1)、(1, -1, 1, -1) 和 (1,1, -1, -1)，若 C 从链路上收到的序列是 (2,0,2,0,0, -2,0, -2,0,2,0,2)，则 C 收到 A 发送的数据是 ( )。 【北京邮电大学 2014 年】
A. 000
B. 101
C. 110
D. 111

【参考答案】B
【解析】把收到的序列分成每 4 个数字一组，即为 (2,0,2,0)、(0,−2,0,−2)、(0,2,0,2)，因为题目求的是 A 发送的数据，因此把这 3 组数据与 A 站的码片序列 (1,1,1,1) 做内积运算，结果分别是 (2,0,2,0)⋅(1,1,1,1)/4=1，(0,−2,0,−2)⋅(1,1,1,1)/4=−1，(0,2,0,2)⋅(1,1,1,1)/4=1，所以 C 接收到的 A 发送的数据是 101，选 B。

考点 3 争用型划分方式

题组闯关

下列选项是对 CSMA 协议中不同的监听算法的描述，其中正确的是 ( )。
Ⅰ. 非坚持型监听算法不利于减少网络空闲时间
Ⅱ. 1 - 坚持型监听算法有利于减少冲突的概率
Ⅲ. P - 坚持型监听算法可以减少网络的空闲时间
Ⅳ. 1 - 坚持型监听算法能够及时抢占信道
A. Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
B. Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
C. Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
D. Ⅲ、Ⅳ

【参考答案】A
【解析】本题考查 CSMA 协议的各种监听；按总线争用协议来分类，CSMA 有三种类型：
(1) 非坚持 CSMA。一个站点在发送数据帧之前，先要对媒体进行检测。如果没有其他站点在发送数据，则该站点开始发送数据。如果媒体被占用，则该站点不会持续监听媒体，而等待一个随机的延迟时间之后再监听。采用随机的监听延迟时间可以减少冲突的可能性，但其缺点也是很明显的：即使有多个站点有数据要发送，因为此时所有站点可能都在等待各自的随机延迟时间，而媒体仍然可能处于空闲状态，这样就使得媒体的利用率较为低下，故 I 正确。

(2) 1 - 坚持 CSMA。当一个站点要发送数据帧时，它就监听媒体，判断当前时刻是否有其他站点正在传输数据。如果媒体忙的话，该站点等待直至媒体空闲。一旦该站点检测到媒体空闲，它就立即发送数据帧，故 Ⅳ 正确。如果产生冲突，则等待一个随机时间再监听。之所以叫 “1 - 坚持”，是因为当一个站点发现媒体空闲的时候，它传输数据帧的概率是 1。1 - 坚持 CSMA 的优点是：只要媒体空闲，站点就立即发送；它的缺点在于：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免，故 Ⅱ 错误。

(3) P - 坚持 CSMA。P - 坚持 CSMA 是非坚持 CSMA 和 1 - 坚持 CSMA 的折中。P - 坚持 CSMA 应用于划分时槽的媒体，其工作过程如下：当一个站点要发送数据帧的时候，它先检测媒体。若媒体空闲，则该站点按照概率 P 的可能性发送数据，而有 1−P 的概率会把要发送数据帧的任务延迟到下一个时槽。按照这样的规则，若下一个时槽也是空闲的，则站点同样按照概率 P 的可能性发送数据，所以说，如果处理得当，P - 坚持型监听算法还是可以减少网络的空闲时间的，故 Ⅲ 正确。
综上分析，I、Ⅲ、Ⅳ 正确，故选项 A 正确。

真题实战

1.假设一个采用 CSMA/CD 协议的 100Mbps 局域网，最小帧长是 128B，则在一个冲突域内两个站点之间的单向传播延时最多是 ( )。 【全国统考 2019 年】
A. 2.56μs
B. 5.12μs
C. 10.24μs
D. 20.48μs

2.IEEE 802.11 无线局域网的 MAC 协议 CSMA/CA 进行信道预约的方法是 ( )。 【全国统考 2018 年】
A. 发送确认帧
B. 采用二进制指数退避
C. 使用多个 MAC 地址
D. 交换 RTS 与 CTS 帧

2.【参考答案】D
【解析】CSMA/CA 协议进行信道预约时，主要使用的是请求发送帧 RTS（Request to Send）和清除发送帧 CTS（Clear to Send）。一台主机想要发送信息时，先向无线站点发送一个 RTS 帧，说明要传输的数据及相应的时间。无线站点收到 RTS 帧后，会广播一个 CTS 帧作为对此的响应，既给发送端发送许可，又指示其他主机不要在这个时间内发送数据，从而预约信道，避免碰撞。发送确认帧的目的主要是保证信息的可靠传输；二进制指数退避法是 CSMA/CD 中的一种冲突处理方法；C 选项则和预约信道无关。综上，选项 D 为正确答案。

3.下列关于 CSMA/CD 协议的叙述中，错误的是 ( )。 【全国统考 2015 年】
A. 边发送数据帧，边检测是否发生冲突
B. 适用于无线网络，以实现无线链路共享
C. 需要根据网络跨距和数据传输率限定最小帧长
D. 当信号传播延迟趋近 0 时，信道利用率趋近 100%

3.【参考答案】B
【解析】CSMA/CD 适用于有线网络，CSMA/CA 则广泛应用于无线局域网。其他选项关于 CSMA/CD 的描述都是正确的。所以选项 B 为正确答案。

4.CSMA/CD 以太网中，发生冲突后，重发前的退避时间最大为 ( )。 【桂林电子科技大学 2015 年】
A. 65536 个时间片
B. 65535 个时间片
C. 1024 个时间片
D. 1023 个时间片

5.CSMA/CD 是 IEEE 802.3 所定义的协议标准，它适用于 ( )。 【南京师范大学 2002 年】
A. 令牌环网
B. 令牌总线网
C. 网络互连
D. 以太网

5.【参考答案】D
【解析】CSMA/CD 采用随机访问和竞争技术，只用于总线拓扑结构。CSMA/CD 将所有设备都直接连到同一条物理信道上，以 “多路访问” 方式进行操作。以太网逻辑上采用总线形拓扑结构，网络中所有计算机共享一条总线，信息以广播方式发送。为了保证数据通信的可靠性，以太网使用了 CSMA/CD 技术对总线进行访问控制。所以选项 D 为正确答案。

6.在一个采用 CSMA/CD 协议的网络中，传输介质是一根完整的电缆，传输率为 1Gbps，电缆中的信号传播速率是 200000km/s。若最小数据帧长度减少 800 比特，则最远的两个站点之间的距离至少需要 ( )。 【全国统考 2009 年】
A. 增加 160m
B. 增加 80m
C. 减少 160m
D. 减少 80m

§3.5 局域网的数据链路层

考点 1 局域网概述

题组闯关

如果同一局域网上的两个设备具有相同 MAC 地址，则 ( )。
A. 这两个设备都不能通信
B. 这两个设备都能正常通信
C. 首次引导的设备使用该地址，第二个设备不能通信
D. 最后引导的设备使用该地址，第一个设备不能通信

【参考答案】A
【解析】在使用静态地址的系统上，如果有重复的硬件地址，那么这两个设备都不能通信。在局域网上，每个设备必须有一个唯一的硬件地址。故选 A。

真题实战

1.一个 VLAN 可以看作是一个 ( )。 【沈阳农业大学 2017 年】
A. 冲突域
B. 广播域
C. 管理域
D. 阻塞域

【参考答案】B
【解析】虚拟局域网 VLAN 是由局域网段构成的与物理位置无关的逻辑组，相同的 VLAN 可以收到同一 VLAN 发送的广播。在不同的网络端口划分 VLAN 时，二层的数据转发仅能在同一个 VLAN 下进行通信，从而实现了即便在同一个网段下的广播消息隔离。所以一个 VLAN 可以看作是一个广播域。另外需要注意，各个 VLAN 之间不能直接通信。故选项 B 为正确答案。

2.决定局域网特性的主要技术有 3 个，它们是 ( )。 【中国科学院大学 2015 年】
A. 传输介质、差错检测方法和网络操作系统
B. 通信方式、同步方式和拓扑结构
C. 传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法
D. 数据编码技术、介质访问控制方法和数据交换技术

2.【参考答案】C
【解析】一般来说，决定局域网特性的主要因素包括 3 个方面，即网络拓扑结构、传输介质和介质访问控制方式。其中，介质访问控制方式是最为重要的技术要素，决定着局域网的技术特性。所以选项 C 为正确答案。其他选项表述不准确，会影响局域网性能，但不是决定因素。

3.扩展局域网最常用的方法是使用 ( )。 【华中科技大学 2005 年】
A. 路由器
B. 网桥
C. 网关
D. 转发器

3.【参考答案】B
【解析】局域网的协议结构包括物理层和数据链路层，物理层的转发器和数据链路层的网桥都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同 MAC 子层和不同速率的局域网，所以在扩展局域网中最常使用。路由器属于网络层，网关在网络层以上，不用来扩展局域网。故选 B。

考点 2 局域网的拓扑结构

题组闯关

下图为某网络的拓扑图，在这种配置下，IP 全局广播分组不能够通过的路径是 ( )。

A. 计算机 P 和 Q 之间的路径
B. 计算机 P 和 S 之间的路径
C. 计算机 R 和 Q 之间的路径
D. 计算机 S 和 T 之间的路径

【参考答案】B
【解析】路由器可以隔离广播报文的转发，只要是需要经过路由器的路径都是不能通过的路径。由此可知图中计算机 P 和 S 之间的路径广播分组不能通过，故选项 B 为正确答案。

考点 3 传输介质

真题实战

1.密集波分复用技术主要应用于 ( )。 【北京工业大学 2018 年】
A. 蜂窝移动通信系统
B. 光纤通信系统
C. 局域网
D. 卫星通信系统

【参考答案】B
【解析】密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing）技术，也就是人们常说的 DWDM，指的是一种光纤数据传输技术，这一技术利用激光的波长按照比特位并行传输或者字符串行传输方式在光纤内传送数据。

考点 4 介质访问控制方法

题组闯关

1.无线局域网不使用 CSMA/CD 而使用 CSMA/CA 的原因是 ( )。
A. 不能同时收发，无法在发送时接收信号
B. 不需要在发送过程中进行冲突检测
C. 无线信号的广播特性使得不会出现冲突
D. 覆盖范围很小，不进行冲突检测，不影响正确性

1.【参考答案】A
【解析】CSMA/CA 是 IEEE 802.11 无线局域网（WLAN）的 MAC 子层协议，主要用于解决无线局域网的信道共享访问问题。而在采用 IEEE 802.3 标准的以太网中，MAC 子层采用 CSMA/CD 协议。这两种协议都针对网络中共享信道如何分配的问题，但它们的工作原理却有所不同。最明显的区别是：CSMA/CA 是在冲突发生前进行冲突处理，而 CSMA/CD 是在冲突发生后进行冲突处理。导致这种不同的根本原因在于，WLAN 所采用的传输媒介和传统 LAN 所采用的传输媒介有着本质的区别。也正是这种区别，导致 WLAN 存在新的问题：隐藏站问题和暴露站问题。这些问题都属于隐藏终端问题。采用 CSMA/CA 协议的无线局域网络（WLAN）使用了预约信道、ACK 帧回避机制、RTS/CTS 回避机制来实现冲突避免。无论是 ACK 帧回避机制还是 RTS/CTS 回避机制，都因为增加了额外的网络流量，所以在网络利用率方面，IEEE802.11 无线网络与类似的以太网相比，性能总是差一点。从另一个角度分析，在无线局域网中实现冲突检测比较困难，其主要原因在于：(1) 要检查是否存在冲突，需要无线连接设备一边传送数据，一边接收数据，这对于无线设备而言比较难以实现；(2) 无线介质上的信号强度动态的变化范围很广，因此，发送方无法使用信号强度的变化来判断是否出现了冲突；(3) 在无线通信中存在 “隐藏站” 问题等。选 A。

2.与 CSMA/CD 网络相比，令牌环网更适合的环境是 ( )。
A. 负载轻
B. 负载重
C. 距离远
D. 距离近

2.【参考答案】B
【解析】CSMA/CD 介质访问控制方法算法简单，易于实现，但当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加，因此一般用于通信负荷较轻的应用环境中。在令牌环网中，节点两次获得令牌之间的最大间隔时间是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境，如生产过程控制领域；令牌环网在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的应用环境。令牌环控制方式的缺点主要表现在环维护复杂，实现较困难。

真题实战

1.10M 以太网采用的随机争用型介质访问控制方法，即 ( )。 【四川大学 2015 年】
A. CDMA
B. CSMA/CD
C. ALOHA
D. Token Ring

1.【参考答案】B
【解析】CSMA/CD 协议相对于其他协议多了一个碰撞检测。
碰撞检测就是边发送边侦听，因此会存在与其他设备的争用期。只有整个争用期都没有检测到碰撞，才会进行发送。

2.使用 CSMA/CD 协议的以太网中，站点 () 进行全双工通信，() 进行半双工通信。 【北京工业大学 2018 年】
A. 可以，不可以
B. 可以，可以
C. 不可以，不可以
D. 不可以，可以

2.【参考答案】D
【解析】首先要了解什么是全双工通信，什么是半双工通信。
半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输。
CSMA/CD 的基本原理是：每个节点都共享网络传输信道，在每个站要发送数据之前，都会检测信道是否空闲，如果空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，则对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送。
因此，我们可以知道，CSMA/CD 协议在同一时间只允许一个站点传送数据，不允许两个站点同时传送数据，因此只能进行半双工通信，不能进行全双工通信。

考点 5 内部层次划分

题组闯关

在以太网（Ethernet）中，访问一个主机中的一个进程需要使用 ( )。
A. IP 地址、传输层协议（如 TCP、UDP）端口号
B. MAC 地址、IP 地址、传输层协议（如 TCP、UDP 协议）端口号
C. MAC 地址、IP 地址
D. MAC 地址、端口号

【参考答案】B
【解析】访问一个主机中的一个进程需要使用传输层端口地址、网络层 IP 地址、数据链路层 MAC 地址。

真题实战

1.计算机在局域网络上的硬件地址也可以称为 MAC 地址，这是因为 ( )。【北京工业大学 2018 年】
A. 硬件地址是传输数据时，在传输媒介访问控制层用到的地址
B. 它是物理地址，MAC 是物理地址的简称
C. 它是物理层地址，MAC 是物理层的简称
D. 它是链路层地址，MAC 是链路层的简称

1.【参考答案】A
【解析】MAC 地址（英语：Media Access Control Address），直译为媒体存取控制位址，是在传输媒介访问控制层用到的地址。
因此 B、C、D 选项中给出的简称均是错误的，故选择 A 选项。

2.局域网体系结构中 ( ) 被划分为 MAC 和 LLC 两个子层。 【北京工业大学 2017 年】
A. 物理层
B. 数据链路层
C. 网络层
D. 传输层

2.【参考答案】B
【解析】局域网体系结构分为 3 层：物理层、媒体访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（LLC）子层（实际上仍是两层，即：物理层和数据链路层）。下面分别介绍它们各自的主要作用：(1) 物理层：局域网体系结构中的物理层和计算机网络 OSI 参考模型中的物理层功能一样，主要处理物理链路上传输的比特流，实现比特流的传输与接收、同步前序的产生和删除，建立、维护、撤销物理连接，处理机械、电气和过程的特性。(2) 媒体访问控制 MAC 子层：MAC 子层负责介质访问控制机制的实现，即处理局域网中各站点对共享通信介质的争用问题，不同类型的局域网通常使用不同的介质访问控制协议，另外 MAC 子层还涉及局域网中的物理寻址。局域网体系结构中的 LLC 子层和 MAC 子层共同完成类似于 OSI 参考模型中数据链路层的功能，将数据组成帧进行传输，并对数据帧进行顺序控制、差错控制和流量控制，使不可靠的链路变为可靠的链路。(3) 逻辑性链路控制 LLC 子层：LLC 子层负责屏蔽掉 MAC 子层的不同实现，将其变成统一的 LLC 界面，从而向网络层提供一致的服务。

考点 6 IEEE 802.3

题组闯关

1.将普通 PC 机联入局域网中，需要在该机器内增加 ( )。
A. 传真卡
B. 调制解调器
C. 网卡
D. 串行通信卡

1.【参考答案】C
【解析】将普通 PC 机联入局域网中，需要在该机器内增加网卡。网卡的一个重要功能就是要进行串行 / 并行转换，连接计算机和局域网，所以需要增加网卡。

2.网卡是完成 ( ) 功能的。
A. 物理层
B. 数据链路层
C. 物理层和数据链路层
D. 数据链路层和网络层

2.【参考答案】C
【解析】网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。网卡实现的主要功能是数据的封装与解封、链路管理、编码与译码。

IEEE802.3 采用的介质访问控制方法为 ( )。
A. 1 - 坚持算法的 CSMA/CD
B. 非坚持算法的 CSMA/CD
C. P - 坚持算法的 CSMA/CD
D. 以上均不对

3.【参考答案】A
【解析】CSMA/CD 的信道侦听方式可以分为坚持型、非坚持型和以概率 P 坚持型 3 种类型。坚持型也叫作 1 - 坚持型，即以概率 1 坚持侦听。IEEE 802.3 规定的侦听方式是 1 - 坚持型，当侦听到信道空，进行数据发送并发生冲突时，后退一段时间再侦听，若下次还发生冲突，则后退时间加倍（乘以 2），这称为二进制指数退避。

真题实战

下述功能中不由网卡而由主机实现的是 ( )。 【武汉大学 2012 年】
A. CRC 校验码生成
B. 数据编码
C. 检测帧中的位错
D. 帧的应答

【参考答案】D
【解析】网卡是最常用的插卡之一，它是组网的关键部件，也称为适配器卡（adapter card）。其主要功能是：（1）实现与主机总线的通信连接，解释并执行主机的控制命令。（2）实现数据链路层的功能，如形成数据帧、差错校验、发送接收等。（3）实现物理层的功能，如对发送信号的传输驱动、对进来信号的侦听与接收、对数据的缓存以及串行并行转换等。

考点 7 以太网帧格式

题组闯关

802.3 以太网最小传送的帧长度为 ( ) 个字节。
A. 1500
B. 32
C. 256
D. 64

【参考答案】D
【解析】以太网规定，以太网帧数据域部分最小为 46B。目的地址：6B。源地址：6 字节。类型 / 长度：2B，0 - 1500 保留为长度域值，1536 - 65535 保留为类型域值（0x0600 - 0xFFFF）。数据：46 - 1500B。帧校验序列（FCS）：4B。也就是说，以太网帧最小是 6+6+2+46+4=64B。

考点 8 高速以太网

题组闯关

高速以太网与传统以太网（10BASET）相同的是 ( )。
A. 传输编码方法
B. 帧格式
C. 争用期时间
D. 帧间时间间隔

【参考答案】B
【解析】高速以太网和传统以太网只在物理层上的标准相同，即帧格式相同。

真题实战

100Base - T 快速以太网使用的导向传输介质是 ( )。 【全国统考 2019 年】
A. 双绞线
B. 单模光纤
C. 多模光纤
D. 同轴电缆

【参考答案】A
【解析】1000Base - T 是一种以速度 100Mb/s 工作的局域网标准，它通常被称为快速以太网标准，并使用两对 UTP。100Base - T：100 表示传输速度为 100Mb/s，Base 表示采用基带传输，T 表示传输介质为双绞线，当为 F 时表示光纤。

考点 9 无线局域网

题组闯关

下列哪种无线网络覆盖的距离范围最大 ( )。
A. 802.16
B. 802.15
C. 802.11
D. GSM

【参考答案】A
【解析】无线城域网标准 IEEE 802.16 有效覆盖范围为 2 - 10km，最大可达 30km。IEEE 802.16 工作组负责开发 2 - 66GHz 的无线接入空中接口，被称为无线城域网（WMAN）。它是一种比 WLAN 作用距离更远的宽带无线接入技术。

真题实战

1.某 IEEE 802.11 无线局域网中主机 H 与 AP 之间发送或接收 CSMA/CD 帧的过程如下图所示：

在 H 和 AP 发送帧前所等待的帧间间隔时间（IFS）最长的是 ( )。 【全国统考 2020 年】
A. IFS1
B. IFS2
C. IFS3
D. IFS4

1.【参考答案】A
【解析】本题考查 IEEE 802.11 无线局域网。为了尽量避免碰撞，80.11 规定，所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短的时间（继续监听）后才能发送下一帧，这段时间通称为隔帧间隔（IFS），隔帧间隔的长短取决于该站要发送的帧的类型。IEEE 802.11 推荐三种帧间间隔以便提供基于优先级的访问控制。DIFS：最长的 IFS，优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。PIFS：中等长度的 IFS，优先级居中，在 PDF 操作中使用；SIFS：最短的 IFS，优先级最高，用于需要立即响应的事件。网络中的控制帧以及对所接收数据的确认帧都采用 SIFS 作为发送前的等待时延，当节点要发送数据帧时，载波监听信道空闲时，需要等待 DFS 后发送 RTS 预约信道。IFS1 对应的帧间隔 DIFS 时间最长。图中 IFS2、IFS3、IFS4 对应 SIFS。故本题选 A。

2.在下图所示的网络中，若主机 H 发送一个封装访问 Internet 的 IP 分组的 IEEE 802.11 数据帧 F，则帧 F 的地址 1、地址 2 和地址 3 分别是 ( )。 【全国统考 2017 年】

A. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c
B. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c
C. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c,00 - 12 - 345678 - 9a
D. 00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9a,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9c,00 - 12 - 34 - 56 - 78 - 9b

2.【参考答案】B
【解析】本题考查 IEEE 802.11。IEEE 802.11 数据帧有 4 种子类型，分别是 IBSS、FromAP、ToAP 和 WDS。题目中的数据帧 F 从笔记本电脑发送到接入点（AP），属于 ToAP 子类型。帧地址 1 是 RA（BSSID），地址 2 是 SA，地址 3 是 DA。RA 是 Receiver Address 的缩写，BSSID 是 Basic Service Set Identifier 的缩写，SA 是 Source Address 的缩写，DA 是 Destination Address 的缩写。因此地址 1 是 AP 的 MAC，地址 2 是 H 的 MAC，地址 3 是 R 的 MAC，对照图中的 MAC 可知选项 B 是正确答案。

3.基于 IEEE 802.11 标准的无线局域网的 MAC 层采用的协议为 ( )。 【北京工业大学 2018 年】
A. TCP
B. UDP
C. CSMA/CD
D. CSMA/CA

3.【参考答案】D
【解析】本题属于考查记忆性知识点。

在 802.11 无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题称为 “Near/Far” 现象，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接收数据信号，一边传送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。

802.3 的 CSMA/CD 在以太网中是用通信线路链接的，也就是说，在一点发送，其他点都能接收到。而 802.11 是在无线网络中，利用无线接入点相互传送数据，覆盖的范围有限，所以采用 RTS/CTS 选项来接收 ACK 和发送数据。

考点 10 VLAN 的基本概念和基本原理

题组闯关

下列哪种方式不可以配置 VLAN？( )
A. 通过 vconfig 命令
B. 通过 VTEP
C. 通过网桥的 tag
D. 通过交换机可以配置某个口的 VLAN

【参考答案】B
【解析】本题考查配置 VLAN。在交换机上实现 VLAN，可以采用静态的或动态的方法。静态方法是基于端口来划分 VLAN，为交换机的各个端口指定所属的 VLAN。动态分配可以根据设备的 MAC 地址、网络层协议、网络层地址、IP 广播或管理策略来划分 VLAN。基于 MAC 地址划分 VLAN 是按每个连接到交换机设备的 MAC 地址定义 VLAN 成员；根据上层协议、逻辑地址来划分 VLAN，有利于组成基于应用的 VLAN。物理交换机可以配置 VLAN，网桥里面的 tag 可以配置 VLAN，vconfig 可以配置一个带 VLAN ID 的虚拟网卡。VTEP 是用来封装 VXLAN 的。VXLAN（Virtual Extensible LAN）虚拟可扩展局域网，VX - LAN 使用 VTEP 设备对 VXLAN 报文进行封装与解封装。故答案选 B。

§3.6 广域网的数据链路层

考点 1 广域网概述

题组闯关

广域网中采用的交换技术大多是 ( )。
A. 电路交换
B. 报文交换
C. 分组交换
D. 自定义交换

【参考答案】C
【解析】广域网中采用的交换技术大多是分组交换，即是以分组为单位进行传输和交换。分组交换也称为包交换，它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。

真题实战

局域网与广域网之间的差异不仅在于它们所能覆盖的地理范围不同，而且还在于它们 ( ) 的不同。 【武汉大学 2011 年】
A. 所使用的介质
B. 所使用的协议
C. 所能支持的通信量
D. 所提供的服务

【参考答案】B
【解析】可以通过覆盖的地理范围不同区分局域网和广域网，但它们之间的差异不仅在于此，还在于它们所采用的协议和网络技术。例如，WAN 使用存储转发的数据交换技术，LAN 使用共享广播的数据交换技术，这才是二者的根本区别。故本题选 B。

考点 2 PPP 协议

题组闯关

1.PPP 和 HDLC 协议分别是面向 ( ) 的数据链路层控制协议。
A. 比特、字节
B. 比特、比特
C. 字节、字节
D. 字节、比特

1.【参考答案】D
【解析】PPP 协议是面向字节的，即所有 PPP 帧的长度都为整数个字节；HDLC 协议是面向比特的，它使用零比特填充法来组成帧。

2.为实现透明传输，PPP 协议使用的填充方法是 ( )。
A. 位填充
B. 字符填充
C. 对字符数据使用字符填充，对非字符数据使用位填充
D. 对字符数据使用位填充，对非字符数据使用字符填充

2.【参考答案】C
【解析】当 PPP 使用异步传输时，它把转义符定义为 0x7D（即 01111101），并使用字节填充。PPP 协议在 SONET/SDH 链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送），而不是异步传输（逐个字符地传送），在这种情况下，PPP 协议采用零比特填充方法。

真题实战

1.PPP 协议不需要满足的功能是 ( )。 【四川大学 2014 年】
A. 简单性
B. 透明传输
C. 流量控制
D. 差错检测

1.【参考答案】C
【解析】在设计 PPP 协议时必须考虑以下多方面的需求：
简单 ——IETF 在设计因特网体系结构时把其中最复杂的部分放在了 TCP 协议中，而网际协议 IP 则相对比较简单，它提供的是不可靠的数据报服务。在这种情况下，数据链路层没有必要提供比 IP 协议更多的功能。因此，对数据链路层的帧，不需要纠错，不需要序号，也不需要流量控制。
封装成帧 ——PPP 协议必须规定特殊的字符作为帧定界符（即标志一个帧的开始和结束的字符），以便使接收端能从收到的比特流中准确地找出帧的开始和结束的位置。
透明性 ——PPP 协议必须保证数据传输的透明性。这就是说，如果数据中碰巧出现了和帧定界符一样的比特组合，就要采取有效的措施来解决这个问题。
多种网络层协议 ——PPP 协议必须能够在统一物理链路上同时支持多种网络层协议（如 IP 和 IPX 等）的运行。当点对点链路所连接的是局域网或路由器时，PPP 协议必须同时支持在链路所连接的局域网或路由器上运行的各种网络层协议。
多种类型链路 —— 除了要支持多种网络层的协议外，PPP 还必须能够在多种类型的链路上运行。
差错检测 ——PPP 协议必须能够对接收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧。若在数据链路层不进行差错检测，那么已出现差错的无用帧就还要在网络中继续向前转发，因而会白白浪费许多的网络资源。
检测连接状态 ——PPP 协议必须具有一种机制能够及时（不超过几分钟）自动检测出链路是否出于正常工作状态。当出现故障的链路隔了一段时间后又重新恢复正常工作时，就特别需要有这种及时检测功能。
最大传送单元 ——PPP 协议必须对每一种类型的点对点链路设置最大传送单元 MTU 的标准默认值。需要强调的是，MTU 是数据链路层的帧可以载荷的数据部分的最大长度，而不是帧的总长度。
网络层地址协商 ——PPP 协议必须提供一种机制使通信的两个网络层（例如，两个 IP 层）的实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址。
数据压缩协商 ——PPP 协议必须提供一种方法来协商使用数据压缩算法。但 PPP 协议并不要求将数据压缩算法进行标准化。

2.个人计算机申请了账号并采用 PPP 拨号方式接入 Internet 网后，该计算机 ( )。 【杭州电子科技大学】
A. 拥有与 Internet 服务商主机相同的 IP 地址
B. 拥有自己的唯一但不固定的 IP 地址
C. 拥有自己的固定且唯一的 IP 地址
D. 只作为 Internet 服务商主机的一个终端，因而没有自己的 IP 地址

2.【参考答案】B
【解析】拥有独立的 IP 地址，该地址不固定，每次拨号必须重新申请合法的 IP 地址才能上网，能上网必须有合法的 IP 地址，不管是直接或间接。

考点 3 HDLC 协议

题组闯关

1.在 HDLC 常用的操作方式中，传输过程只能由主站启动的是 ( )。
A. 异步平衡模式
B. 非异步平衡模式
C. 非平衡正常响应模式
D. A、B、C 都可以

1.【参考答案】C
【解析】本题主要考查 HDLC 协议的数据操作方式。
一般地，HDLC 的数据操作方式有正常响应方式、异步平衡方式和异步响应方式 3 种。
（1）正常响应方式（Normal Response Mode，NRM）是一种非平衡结构操作方式，即主站向从站传输数据，从站正向响应传输，但是，从站只有在收到主站的许可后，才可进行。
（2）异步平衡方式（Asynchronous Balanced Mode，ABM）是一种平衡结构操作方式。在这种方式中，每一个复合站都可以进行对另一站的数据传输。
（3）异步响应方式（Asynchronous Response Mode，ARM）是一种非平衡结构操作方式。在这种方式中，从站在没有接到主站的允许下就可以进行传输。

2.下列协议中不属于 TCP/IP 协议簇中的是 ( )。
A. ICMP
B. TCP
C. FTP
D. HDLC

【参考答案】D
【解析】本题主要考查计算机网络各层的协议。TCP/IP 协议簇是由一组协议组成的，主要包括：TCP、IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP、UDP、DNS、FTP、HTTP 等。HDLC 是 ISO 提出的一个面向比特型的数据链路层协议，不属于 TCP/IP 协议簇。

真题实战

1.HDLC 协议对 0111100011111110 组帧后，对应的比特串为 ( )。 【全国统考 2013 年】
A. 011111000011111010
B. 011111000011111010111110
C. 01111100011111010
D. 01111100011111010111101

1.【参考答案】A
【解析】HDLC 采用零比特填充法来实现数据链路层的透明传输，HDLC 数据帧以位模式 01111110 标识每个帧的开始和结束，即在两个标志字段之间不出现 6 个连续的 “1”。具体做法是：在发送端，当一串比特流尚未加上标识字段时，先用硬件扫描整个帧，只要发现 5 个连续的 “1”，就在其后插入 1 个 “0”。而在接收端先找到 F 字段以确定帧边界，接着对其中的比特流进行扫描，每当发现 5 个连续的 “1”，就将这 5 个连续的 “1” 后的一个 “0” 删除，进而还原成原来的比特流。因此组帧后的比特串为 011111000011111010。所以选项 A 为正确答案。

2.采用 HDLC 传输比特串 0111 1111 1000 001，在比特填充后输出为 ( )。【沈阳工业大学 2016 年】
A. 0111 1101 1100 0001
B. 10101 1111 1000 0001
C. 0111 1011 1100 0001
D. 0111 1110 1100 0001

2.【参考答案】A
【解析】HDLC 协议对比特串进行组帧时，HDLC 数据帧以位模式 01111110 标识每个帧的开始和结束，因此在帧数据中只要出现 5 个连续的位 “1”，就会在输出的位流中填充一个 “0”。因此组帧后的比特串为 0111 1101 1100 0001，共 12 位。所以选项 A 为正确答案。

§3.7 网桥

题组闯关

以下关于网桥不正确的是 ( )。
A. 网桥在 OSI 模型的数据链路层实现互联
B. 网桥能够实现局域网和广域网的互联
C. 网桥能够识别一个完整的帧
D. 网桥对大型网络不适用

【参考答案】B
【解析】本题考查对网桥的理解。网桥工作在数据链路层，不能够实现局域网和广域网的互联。

真题实战

STP 用来解决 ( )。 【南京大学 2014 年】
A. 拥塞控制问题
B. 广播风暴问题
C. 流量控制问题
D. 数据冲突问题

【参考答案】B
【解析】STP 的作用是：
生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的单点故障、网络环回，解决成环以太网网络的 “广播风暴” 问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP 也提供了为网络提供备份连接的可能，可与 SDH 保护配合构成以太网的双重保护。新型以太单板支持符合 IEEE 802.1d 标准的生成树协议 STP 及 IEEE 802.1w 规定的快速生成树协议 RSTP，收敛速度可达到 1s。

§3.8 交换机

考点 1 交换机概述

题组闯关

1.以太网 A 上的通信量中有 80% 是在本局域网内进行的，其余 20% 是在本局域网与 Internet 之间进行的，而区域网 B 正好相反。这两个以太网一个使用集线器，另一个使用交换机，则交换机应该放置的局域网是 ( )。
A. A
B. B
C. 任一
D. 都不适合

1.【参考答案】A
【解析】集线器为物理层设备，模拟了总线这一共享媒介共争用，成为局域网通信容量的瓶颈。交换机则为链路层设备，可实现透明交换局域网，通过路由器与因特网相连。当本局域网和因特网之间的通信量占主要成分时，形成集中面向路由器的数据流，使用集线器冲突较大，采用交换机能得到改善。当本局域网内通信量占主要成分时，采用交换机能够有效隔绝冲突域，改善对外流量。

2.交换机能比集线器提供更好的网络性能的原因是 ( )。
A. 使用交换方式支持多对用户同时通信
B. 使用差错控制机制减少出错率
C. 使网络的覆盖范围更大
D. 无须设置，使用更方便

2.【参考答案】A
【解析】利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，也就是说，使用交换方式能支持多对用户同时通信，从而提供了比集线器更好的网络性能。

真题实战

1.以下关于高速以太网中二层交换机的论述，正确的是 ( )。 【南京大学 2016 年】
A. 二层交换机用于连接属于不同 IP 网段的以太网
B. 二层交换机相当于一个多端口的网桥
C. 二层交换机不支持以太网的广播操作
D. 二层交换机不能支持虚拟子网的设置

1.【参考答案】B
【解析】从本质上说，以太网交换机是一个多端口的网桥，所以选项 B 正确。二层交换机主要实现物理层和数据链路层的功能，不能用于连接属于不同 IP 网段的以太网（这属于 3 层交换机功能）；二层交换机支持广播（有的支持多播）和 VLAN（可以隔离广播域）功能，所以选项 A、C、D 错误。综上，选项 B 为正确答案。

2.交换机收到一个帧，但该帧的目标地址在其 MAC 地址表中找不到对应，交换机将 ( )。 【浙江工商大学 2016 年】
A. 丢弃
B. 退回
C. 洪泛
D. 转发给网关

2.【参考答案】C
【解析】交换机和透明网桥一样，也是即插即用设备，其内部的转发表也是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的；一个帧在交换机的交换表中找不到目的地址对应的端口，就要进行洪泛 flooding。洪泛是指向除了消息进入的那个端口之外的所有端口以普通帧的形式发送消息。所以选项 C 为正确答案。

3.某以太网拓扑及交换机当前转发表如下图所示，主机 00-e1-d5-00-23-a1 向主机 00-e1-d5-00-23-c1 发送 1 个数据帧，主机 00-e1-d5-00-23-c1 收到该帧后，向主机 00-e1-d5-00-23-a1 发送一个确认帧，交换机对这两个帧的转发端口分别是 ( )。 【北京邮电大学 2014 年】

A. {3} 和 {1}
B. {2,3} 和 {1}
C. {2,3} 和 {2}
D. {1,2,3} 和 {1}

3.【参考答案】B
【解析】主机 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1 向 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - c1 发送数据帧时，交换机转发表中没有 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - c1 这项，所以向除 1 接口外的所有接口广播这帧，即 2、3 端口会转发这帧，同时因为转发表中并没有 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1 这项，所以转发表会把（目的地址 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1，端口 1）这项加入转发表。而当 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - c1 向 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1 发送确认帧时，由于转发表已经有 00 - e1 - d5 - 00 - 23 - a1 这项，所以交换机只向 1 端口转发，选 B。

4.下图所示的网络冲突域和广播域的个数分别是 ( )。 【全国统考 2020 年】

A. 2,2
B. 2,6
C. 6,2
D. 4,4

【参考答案】C
【解析】本题考查网络冲突域和广播域。网络层设备路由器可以隔离广播域和冲突域；数据链路层的设备普通交换机只能隔离冲突域；物理层设备集线器中继器既不能隔离冲突域也不能隔离广播域。题中共有 2 个广播域，6 个冲突域。故本题选 C。

考点 2 交换机类型

题组闯关

对于 80Mbps 的以太网交换机，当输出端口无排队，以直通交换（cut-through switching）方式转发一个以太网帧（不包括前导码）时，引入的转发延迟至少是 ( )。
A. 0.6μs
B. 1.4μs
C. 1.2μs
D. 2.8μs

【参考答案】A
【解析】本题考查交换机的种类和工作方式。直通交换方式是指以太网交换机可以在各端口间交换数据。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。通常情况下，直通交换方式只检查数据包的包头，即前 14 个字节，由于不需要考虑前导码，只需要检测目的地址的 6 个字节，所以最短的传输延迟是 6×8bit/(80×10^6bps)=0.6μs。

真题实战

局域网交换机首先完整地接收数据帧，并进行差错检测。如果没有出现差错，则根据帧目的地址确定输出端口号再转发出去。这种交换方式为 ( )。 【青岛理工大学 2012 年】
A. 直接交换
B. 改进的直接交换
C. 存储转发交换
D. 查询交换

【参考答案】C
【解析】根据交换机的帧转发方式，交换机可以分为以下 3 类：直接交换方式、存储转发交换方式、改进直接交换方式。(1) 在直接交换（Cut Through）方式中，交换机只要接收并检测到目的地址字段后就立即将该帧转发出去，而不管这一帧数据是否出错。(2) 在存储转发（Store and Forward）方式中，交换机首先完整地接收发送帧，并先进行差错检测。(3) 改进的直接交换方式则将二者结合起来，它在接收到帧的前 64 个字节后，判断以太网帧的帧头字段是否正确，如果正确则转发。

考点 3 设备带宽计算

题组闯关

具有 24 个 10M 端口的交换机的总带宽可以达到 ( )。
A. 10M
B. 100M
C. 240M
D. 10/24M

【参考答案】C
【解析】注意是交换式，因此所有端口是在一个广播域内，每一个端口是一个冲突域，因而总带宽为 24×10M=240M。

真题实战

一台交换机具有 24 个 10/100Mbps 的端口和两个 1Gbps 端口，如果所有端口都工作在全双工状态，那么交换机的最大带宽为 ( )。 【四川大学 2018 年】
A. 4.4G
B. 6.4G
C. 6.8G
D. 8.8G

【参考答案】D
【解析】全双工端口带宽的计算方法是：端口数 × 端口速率 ×2。1Gbps=1000Mbps，故该题的交换机总带宽为：24×100Mbps×2+2×1000Mbps×2=8800Mbps=8.8Gbps。

§3.9 简答题

题组闯关

1.信道速率为 8kb/s，采用停止 - 等待协议，传播时延为 10ms。确认帧长度和处理时间可忽略。问帧长多少才能使信道利用率达到至少 50%？

2.一个以太网卡经历 6 次连续冲突后，在下一次重发前最多要等待多少时间片？在 10M 以太网中，其最大等待时间为多少？

4.如下图所示，有 5 个站点分别连接在 3 个局域网上，并且用网桥 B1 和 B2 连接起来，每一个网桥都有 2 个接口（1 和 2），在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。之后有以下各站向其他的站按先后顺序发送了数据帧：A 发送给 E，C 发送给 B，D 发送给 C，B 发送给 A。试把有关数据填写在下表中。

5.现设一个大的 FDDI 环有 200 个站，令牌环行时间是 80ms，令牌保持时间是 20ms。该环可取得的最大效率是多少？ 

6.假设信号在光纤中的传播延迟是每千米 10μs，令牌保持时间是 10ns，试计算以时间和比特表示的下列 FDDI 环配置的延迟。（假定可用的速率是 100Mbit/s。假定只使用主环。）
(1) 1km 环，带有 10 个站。
(2) 10km 环，带有 100 个站。
(3) 50km 环，带有 200 个站。

7.假定使用连续 ARQ 协议，发送窗口大小为 5，帧序号范围是[0,15]，而传输媒体保证在接收方能够按序收到分组。在某时刻，接收方下一个期望收到的序号是 6。试问：
(1) 在发送方的发送窗口中可能会出现的序号组合有哪几种？
(2) 接收方已经发送出去的，但在网络中（即还未到达发送方）的确认分组可能有哪些？说明这些确认分组是用来确认哪些序号的分组。

8.有 20 个站连接到以太网上，计算以下情况下每个站能够得到的带宽。
(1) 20 个站都连接到一个 20Mbit/s 以太网集线器。
(2) 20 个站都连接到一个 100Mbit/s 以太网集线器。
(3) 20 个站都连接到一个 20Mbit/s 以太网交换机。

9.在一个 8Mbps 的网络上，主机 A 通过一个令牌桶进行流量调整。令牌桶的令牌到达速率为 4Mbps。初始时候它被填充到 16Mb 的容量。请问该计算机以 8Mbps 的全速率可以传输多长时间？

10.一个 PPP 帧的数据部分（用十六进制写出）是 7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E。试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？

真题实战

1.要发送的数据为 1101011011，采用 CRC 生成的多项式是P(x)=x4+x+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个 1 都变成了 0，问接收端能否发现？ 【中国科学院大学 2015 年】

2.某局域网采用 CSMA/CD 协议实现介质访问控制，数据传输率为 10Mb/s，主机甲和主机乙之间的距离是 2km，信号传播速率是 200000km/s。请回答下列问题，要求说明理由或写出计算过程。 【全国统考 2010 年】
(1) 若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突，则从开始发送数据时刻起，到两台主机均检测到冲突为止，最短需要经过多长时间，最长需要经过多长时间（假设主机甲和主机乙在发送数据的过程中，其他主机不发送数据）？
(2) 若网络不存在任何冲突与差错，主机甲总是以标准的最长以太网数据帧（1518 字节）向主机乙发送数据，主机乙每成功收到一个数据帧后立即向主机甲发送一个 64 字节的确认帧，主机甲收到确认帧后方可发送下一个数据帧。此时主机甲的有效数据传输率是多少（不考虑以太网的前导码）？

3.甲乙双方均采用后退 N 帧协议（GBN）进行持续的双向数据传输，且双方始终采用捎带确认，帧长均为 1000B。Sx,y​和Rx,y​分别表示甲方和乙方发送的数据帧，其中：x 是发送序号；y 是确认序号（表示希望接收对方的下一帧序号），数据帧的发送序号和确认序号字段均为 3 比特。信道传输率为 100Mbps，RTT = 0.96ms。下图给出了甲方发送数据帧和接收数据帧的两种场景，其中t0​为初始时刻，此时甲方的发送和确认序号均为 0，t1​时刻甲方有足够多的数据待发送。

请回答下列问题。 【全国统考 2017 年】
(1) 对于图 (a)，t0​时刻到t1​时刻期间，甲方可以断定乙方已正确接收的数据帧数是多少，正确接收的是哪几个帧（请用Sx,y​形式给出）？
(2) 对于图 (a)，从t1​时刻起，甲方在不出现超时且未收到乙方新的数据帧之前，最多还可以发送多少个数据帧，其中第一个帧和最后一个帧分别是哪个数据帧（请用Sx,y​形式给出）？
(3) 对于图 (b)，从t1​时刻起，甲方在不出现新的超时且未收到乙方新的数据帧之前，需要重发多少个数据帧，重发的第一个帧是哪个帧（请用Sx,y​形式给出）？
(4) 甲方可以达到的最大信道利用率是多少？

 

4.通过 1Mb/s 卫星信道发送 1000bit 的帧。确认总是在数据帧上捎带。头部非常简短，使用 3bit 序列号。对以下协议而言，所达到的最大信道利用率为多少？注：卫星信道的传输延迟为 270ms。 【浙江工商大学 2015 年】
(1) 停 - 等。
(2) 回退 N 滑动窗口协议。
(3) 选择性重传滑动窗口协议。

5.卫星信道的数据率为 1Mbps。取卫星信道的单程传输时延为 0.25s。每个数据帧长都是 2000bit。忽略误码率、确认帧长和处理时间，忽略帧首部长度对信道利用率的影响。试计算下列情况下的信道利用率： 【山东师范大学 2012 年】
(1) 停止 - 等待协议。
(2) 连续 ARQ 协议，WT​=7。
(3) 连续 ARQ 协议，WT​=127。
(4) 连续 ARQ 协议，WT​=255。